KR20200012723A

KR20200012723A - A photo-initiator free 3D bioink composition based on sericin

Info

Publication number: KR20200012723A
Application number: KR1020190077238A
Authority: KR
Inventors: 임정옥; 장미진
Original assignee: 경북대학교 산학협력단; 경북대학교병원
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-02-05

Abstract

The present invention relates to a sericin-based bioink composition capable of 3D printing without a photocrosslinking agent. The sericin-based bioink composition according to the present invention is capable of 3D printing without photocuring or chemical crosslinking. Accordingly, the present invention exhibits high safety since the composition does not need to use a photocrosslinking agent which contains chemical substances harmful to the human body and can cause biotoxicity, and is also excellent in cell suitability, mechanical properties, and bioactivity, and thus has an excellent effect of promoting tissue regeneration and wound healing, thereby capable of being advantageously used in the overall medical industry.

Description

A photo-initiator free 3D bioink composition based on sericin}

본 발명은 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 세리신 기반 바이오잉크 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a sericin-based bioink composition capable of 3D printing without a photocrosslinker.

3D 프린팅이 본격적으로 의료분야에 접목되면서 의료기술의 대대적인 변화를 주도하고 있다. 대표적으로, 정형외과, 신경외과, 성형외과, 치과를 중심으로 골절합용판, 추간체유합보형재, 인공관절, 두개골성형재료, 의료용 가이드 등 환자 맞춤형 의료기기 제작에 3D 프린팅이 활용된다. 이와 같은 의료용 3D 프린팅은 의료용 맞춤형 제품의 임상 효용성이 크게 부각되어 시장 수요가 급격히 증가 중이며, 2015년 기준 474억원 규모에서 2020년까지 연평균 23%의 고성장이 예측되고 있다.As 3D printing is fully integrated into the medical field, it is leading a major change in medical technology. Representatively, 3D printing is used in the manufacture of patient-specific medical devices such as orthopedics, neurosurgery, plastic surgery, dental fracture plates, intervertebral fusion prostheses, artificial joints, skull molding materials, and medical guides. Such demand for medical 3D printing is rapidly increasing due to the clinical utility of customized medical products, and is expected to grow at an annual average of 23% from 20.4 billion won in 2015 to 2020.

그 중에서도 3D 세포 프린팅 기술은 살아있는 세포와 생체적합성 재료를 이용해 실제 조직과 유사한 외형과 구조를 가진 기능성 인공조직을 제작하는 기술이다. 3D 세포 프린팅 기술의 핵심재료인 바이오잉크는 인쇄적성(printability), 젤화(gelation) 특성, 생분해성(biodegradability), 세포적합성(cell-compatibility), 세포 성장(proliferation)과 분화(differentiation)를 조절할 수 있는 특성을 가져야 한다. 그러나, 현재까지 이와 같은 조건들을 완벽하게 만족하는 바이오잉크는 존재하지 않는다. 특히, 현재 상용화된 대부분의 바이오잉크 재료들은 광경화성으로 경화를 위해 광가교제가 필요하며, 이와 같은 후처리 공정은 생물학적 기능성에 제약으로 작용한다. 최근에는 광경화성 바이오잉크의 광가교제로 수용액에서 용해도가 향상되고 가시광선에서도 개시가 되는 Eosin Y(5% 미만 용해도) 또는 405 nm에서 경화되는 LAP(lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate, 8.5% 미만 용해도)를 사용하기도 하나, 아직까지 별도의 광가교 공정 없이 유효한 기계적 물성을 가지면서도, 인체 적용 시 조직 손실 부위에서 정확하게 손실부를 복원시키는 바이오잉크는 보고된 바가 없다.Among them, 3D cell printing technology is a technology for producing functional artificial tissues with appearance and structure similar to those of real tissues using living cells and biocompatible materials. Bioink, the key material of 3D cell printing technology, can control printability, gelation characteristics, biodegradability, cell-compatibility, cell growth and differentiation. Must have characteristics. However, to date, no bioink completely satisfies these conditions. In particular, most of the currently available bioink materials are photocurable and require a photocrosslinker to cure, and such a post-treatment process is a constraint on biological functionality. Recently, the photocrosslinking agent of photocurable bio-inks improves solubility in aqueous solution and starts in visible light, Eosin Y (less than 5% solubility) or LAP (lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate, 8.5) cured at 405 nm. Solubility of less than%), but has not yet been reported bio-inks that accurately restore the loss at the site of tissue loss in human application, while having effective mechanical properties without a separate photocrosslinking process.

한편, 대표적인 천연 단백질 중 하나인 실크 단백질(silk protein)은 누에에서 추출한 천연 고분자 물질로 중심부에 두가닥으로 존재하는 실크 피브로인(silk fibroin)이라는 물에 용해되지 않는 섬유단백질과 그 주위를 감싸고 있는 세리신(sericin)이라는 물에 녹는 단백질로 구성되어 있다. 일반적으로, 세리신은 정련과정을 통해 제거되며, 우수한 생체적합성 및 세포적합성을 가지는 실크 피브로인이 의료용 소재 및 3D 프린팅 분야에서 가교제가 없는 바이오잉크 연구에 많이 이용되어 왔다. 그러나, 최근 연구에 따르면 세리신은 높은 감염 저항성, UV 및 산화 저항성, 인간 피부 케라티노사이트(keratinocyte)에서 UVB에 의해 유도된 세포사멸의 억제능, 우수한 상처 치료능, 높은 생체적합성을 가지는 것으로 밝혀졌다. Silk protein, one of the representative natural proteins, is a natural macromolecule material extracted from silkworms, a fibrous protein that does not dissolve in water called silk fibroin, which exists in two strands in the center, and the sericin that surrounds it. It's made up of water-soluble protein called sericin. In general, sericin is removed through the refining process, and silk fibroin, which has excellent biocompatibility and cell compatibility, has been widely used for research on bio-inks without crosslinking agents in medical materials and 3D printing. However, recent studies have shown that sericin has high infection resistance, UV and oxidation resistance, inhibition of UVB-induced apoptosis in human skin keratinocytes, excellent wound healing, and high biocompatibility.

이에, 최근에는 생체의학 및 조직공학 응용 분야에서 세리신을 이용한 하이드로 글루 등이 연구되고 있으나, 세리신은 일반적으로 역학적 성질이 약하고 부서지기 쉬운 성질로 인하여 고분자 재료로 이용하기 어려우며, 과도하게 사용할 경우 젤화가 급격히 빨리 일어나고, 적게 사용할 경우에는 생물학적 특성 및 기계적 물성에 거의 영향을 미치지 않아 원하는 생물학적 특성 및 기계적 물성을 부여하기가 어려운 소재로 알려져 있다.Recently, hydroglue using sericin has been studied in biomedical and tissue engineering applications, but sericin is generally difficult to use as a polymer material due to its weak mechanical properties and brittleness. It is known to be a material that is difficult to give the desired biological properties and mechanical properties because it occurs rapidly rapidly, when used less and has little effect on the biological and mechanical properties.

본 발명자들은 세리신 기반 바이오잉크를 개발하고자 노력한 결과, 세리신의 생물활성으로 인해 우수한 생체적합성, 세포활성 및 조직재생능을 유지하면서도, 3D 프린팅에 최적화된 기계적 물성을 갖는 세리신 기반 바이오잉크를 개발하고, 상기 바이오잉크는 3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 광가교제를 사용할 필요가 없어 안전성이 현저히 높음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of our efforts to develop sericin-based bioinks, we have developed sericin-based bioinks with mechanical properties optimized for 3D printing while maintaining excellent biocompatibility, cell activity and tissue regeneration due to the bioactivity of sericin. The bio-ink does not need to use a photocrosslinker generally used for 3D printing, it is confirmed that the safety is significantly high and completed the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 세리신을 포함하는 바이오잉크 조성물을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a bioink composition comprising sericin.

본 발명의 또 다른 목적은 (a) 상기 바이오잉크 조성물을 3D 프린터에 충전하는 단계; (b) 3D 프린팅을 수행하여 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함하는 하이드로겔의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention (a) filling the 3D printer with the bioink composition; (B) to provide a method for producing a hydrogel comprising the step of producing a hydrogel by performing 3D printing.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 따라 제조된 하이드로겔을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a hydrogel prepared according to the above method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세리신을 포함하는 바이오잉크 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a bioink composition comprising sericin.

또한, 본 발명은 (a) 상기 바이오잉크 조성물을 3D 프린터에 충전하는 단계; (b) 3D 프린팅을 수행하여 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함하는 조직공학적 지지체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) filling the bioink composition in a 3D printer; (b) providing a method for preparing a histological scaffold comprising performing a 3D printing to prepare a hydrogel.

또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조된 하이드로겔을 제공한다.The present invention also provides a hydrogel prepared according to the above method.

또한, 본 발명은 상기 하이드로겔을 포함하는 세포 전달용 조성물, 약물 전달용 조성물 및 조직공학용 지지체를 제공한다.The present invention also provides a cell delivery composition, a drug delivery composition, and a tissue engineering support comprising the hydrogel.

본 발명에 따른 세리신 기반 바이오잉크 조성물은 광경화 또는 화학적 가교 없이도 3D 프린팅이 가능하다. 이에 따라, 인체에 유해한 화학 물질을 함유하여 생체독성을 유발할 수 있는 광가교제를 사용할 필요가 없어 높은 안전성을 나타내면서도, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과가 뛰어나 의료산업 전반에서 유용하게 활용될 수 있다.The sericin-based bioink composition according to the present invention is capable of 3D printing without photocuring or chemical crosslinking. As a result, it is not necessary to use a photocrosslinking agent that can cause biotoxicity by containing chemicals harmful to the human body, showing high safety, and excellent in cell compatibility, mechanical properties, and biological activity, thereby promoting tissue regeneration and wound healing. It can be usefully used throughout the medical industry.

도 1은 세리신 농도에 따른 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)의 유변물성 실험 결과를 나타낸 도이다. (A): 복소 점도, (B): 저장 탄성률(G') 및 손실 탄성률(G'').
도 2는 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔을 나타낸 도이다. (A) 3D 프린팅 과정, (B) 3D 프린팅된 하이드로겔, (C) 하이드로겔에서 관찰되는 필라멘트 선.
도 3은 본 발명의 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔의 세리신 농도에 따른 기계적 물성 실험 결과를 나타낸 도이다. (A) Stress-Strain 곡선, (B) 인장강도(tensile strength), (C) 신장률(elongation).
도 4는 본 발명의 바이오잉크 조성물(S-Gel) 을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔의 세리신 농도에 따른 수분 흡수도(Water absorbency)를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔의 형태학적 안정성을 평가한 결과를 나타낸 도이다. (A) 인쇄 직후의 하이드로겔, (B) 인쇄 7일 후의 하이드로겔.
도 6은 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔에서 배양한 마우스 유래 C₂C₁₂ 근아세포(myoblast)의 Live/Dead 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔에서 배양한 마우스 유래 3T3 섬유아세포(fibroblast)의 Live/Dead 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔의 in vivo 상 조직재생 및 상처 치료 효과를 확인하기 위한 실험 프로토콜 및 각 그룹별 하이드로겔 처리 방법을 도식화한 도이다.
도 9는 마우스 상처 모델에 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔을 처리한 후 상처 치료 양상을 육안으로 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 마우스 상처 모델에 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물(S-Gel)을 사용하여 3D 프린팅한 하이드로겔을 처리한 후 상처 부위의 조직에 대하여 H&E(Hematoxylin & eosin) 염색한 결과를 나타낸 도이다.1 is a view showing the results of the rheological test of the bioink composition (S-Gel) according to the present invention according to the sericin concentration. (A): complex viscosity, (B): storage modulus (G ') and loss modulus (G'').
Figure 2 is a diagram showing a hydrogel 3D printed using a bioink composition (S-Gel) according to the present invention. Filament lines observed in (A) 3D printing process, (B) 3D printed hydrogel, (C) hydrogel.
Figure 3 is a diagram showing the results of mechanical properties according to the sericin concentration of the hydrogel 3D printed using the bio-ink composition (S-Gel) of the present invention. (A) Stress-Strain curves, (B) tensile strength, (C) elongation.
4 is a view showing the results of confirming the water absorption (Water absorbency) according to the sericin concentration of the hydrogel 3D printed using the bio-ink composition (S-Gel) of the present invention.
5 is a view showing the results of evaluating the morphological stability of the hydrogel 3D printed using the bio-ink composition (S-Gel) according to the present invention. (A) Hydrogel immediately after printing, (B) Hydrogel 7 days after printing.
6 is a diagram showing the results of Live / Dead analysis of mouse-derived C ₂ C ₁₂ myoblasts cultured in 3D-printed hydrogel using a bioink composition (S-Gel) according to the present invention.
7 is a diagram showing the results of Live / Dead analysis of mouse-derived 3T3 fibroblasts cultured in 3D-printed hydrogel using a bioink composition (S-Gel) according to the present invention.
8 is a diagram illustrating an experimental protocol and hydrogel treatment method for each group to confirm the effect of tissue regeneration and wound treatment in vivo on 3D printed hydrogel using the bioink composition (S-Gel) according to the present invention. It is also.
9 is a diagram showing the results of visually observing the wound treatment after the treatment of the hydrogel 3D printed using the bio-ink composition (S-Gel) according to the present invention in a mouse wound model.
10 is a diagram showing the results of H & E (Hematoxylin & eosin) staining on the tissues of the wound site after treatment of the hydrogel 3D printed using the bioink composition (S-Gel) according to the present invention in a mouse wound model. .

본 발명은 세리신을 포함하는 바이오잉크 조성물을 제공한다.The present invention provides a bioink composition comprising sericin.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서에서, 용어 “바이오잉크”는 살아있는 세포 혹은 바이오 분자를 포함하며, 바이오 프린팅 기술에 응용하여 필요로 하는 구조물을 제작할 수 있는 소재를 통칭하는 용어이다.In the present specification, the term “bioink” includes living cells or biomolecules, and is a term used to collectively refer to a material capable of manufacturing a structure required by applying to bioprinting technology.

본 명세서에서, 용어 “세리신(sericin)”은 누에로부터 얻을 수 있는 천연 고분자 단백질인 “실크 단백질”을 구성하고 있는 친수성 단백질로 누에고치실 중량의 약 30%를 차지한다. 일반적으로 정련이라는 과정을 통해 폐기되나, 본 발명에서는 세리신의 자기조합성(self-assembly), 높은 생물활성, 혈관형성능(angiogenic property)에 주목하여 이를 바이오잉크 조성물의 주요성분으로 사용하였다.As used herein, the term “sericin” is a hydrophilic protein that constitutes “silk protein,” a natural high molecular protein obtainable from silkworms, and accounts for about 30% of the weight of the cocoon thread. Generally discarded through a process called refining, the present invention pays attention to the self-assembly, high bioactivity, angiogenic properties of sericin was used as the main component of the bioink composition.

본 발명에 있어서, 상기 조성물은 세포 운반물질 및 물리적 가교제를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the composition may further comprise a cell carrier and a physical crosslinking agent.

상기 세포 운반물질은 균일한 세포 현탁액의 제조 및 우수한 프린팅 경향성을 나타내는데 적합한 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산, 알지네이트, 아가, 아가로스, 플루로닉 및 폴리비닐알콜로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있고, 바람직하게는 젤라틴 또는 콜라겐을 사용할 수 있고, 가장 바람직하게는 젤라틴을 사용할 수 있다.The cell carrier may be used without limitation so long as it is suitable for preparing a uniform cell suspension and exhibiting good printing tendency, for example, gelatin, collagen, hyaluronic acid, alginate, agar, agarose, pluronic and polyvinyl alcohol. Any one selected from the group consisting of may be used, preferably gelatin or collagen may be used, and most preferably gelatin may be used.

상기 물리적 가교제는 이에 제한되지는 않으나, 글리세롤일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 세리신과 함께 젤라틴 및 글리세롤을 혼합하여 이상적인 유변학적 물성을 갖는 바이오잉크 조성물을 제조하고, 상기 바이오잉크 조성물을 이용하여 3D 프린팅을 수행하는 경우 적절한 기계적 강도를 가져 구조적 안정성을 유지하는 조직공학적 지지체를 제조할 수 있음을 확인하였다. 한편, 상기 글리세롤은 전단률(shear rate)을 최소화 할 수 있고, 분배 속도(dispensing speed)를 개선할 수 있는 윤활제로서의 역할을 수행하기도 한다.The physical crosslinking agent may be, but not limited to, glycerol. In one embodiment of the present invention, by mixing gelatin and glycerol together with sericin to prepare a bio-ink composition having ideal rheological properties, when performing 3D printing using the bio-ink composition has a structural stability with appropriate mechanical strength It was confirmed that the histological support can be prepared. On the other hand, the glycerol can minimize the shear rate (shear rate), and also serves as a lubricant that can improve the dispensing speed (dispensing speed).

본 명세서에서, 용어 "젤라틴(gelatin)"은 동물의 뼈, 연골, 가죽 등 결합조직의 주요 단백질 성분인 콜라겐의 부분적인 가수분해에 의해 얻어지는 단백질을 의미할 수 있다. 상기 젤라틴은, 순수 젤라틴 외에, 젤라틴 유도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 젤라틴 유도체는 프탈화 젤라틴, 에스터화 젤라틴, 아미드화 젤라틴, 또는 포르밀화 젤라틴 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 젤라틴과 관련하여, 이의 유래는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 포유류, 어류, 예를 들면, 소 뼈, 소 피부, 돼지 뼈, 돼지 피부 등으로부터 유래된 다양한 젤라틴을 사용할 수 있다.As used herein, the term "gelatin" may refer to a protein obtained by partial hydrolysis of collagen, which is a major protein component of connective tissue such as bone, cartilage, and leather of an animal. The gelatin may include, in addition to pure gelatin, gelatin derivatives. For example, the gelatin derivative may include at least one of phthalated gelatin, esterified gelatin, amidated gelatin, or formylated gelatin. With respect to gelatin, its origin is not particularly limited and, for example, various gelatins derived from mammals, fish, such as bovine bone, bovine skin, pork bone, pig skin and the like can be used.

본 발명에 있어서, 상기 젤라틴은 이에 제한되지는 않으나 10 내지 300 Bloom인 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 100 내지 300 Bloom인 것을 사용할 수 있다.In the present invention, the gelatin is not limited thereto, but may use 10 to 300 Bloom, and more preferably, 100 to 300 Bloom.

본 발명에 있어서, 상기 젤라틴은 서로 다른 블룸 값(Bloom value 또는 bloom strength, 젤라틴의 강도를 의미)을 가진 젤라틴을 혼합한 것일 수 있다. 바람직하게는 100 내지 300 Bloom인 젤라틴을 1:1 내지 2의 중량비율로 혼합하여 사용할 수 있고, 가장 바람직하게는 100 Bloom 젤라틴과 300 Bloom 젤라틴을 2:3의 중량비율으로 혼합하여 사용할 수 있다.In the present invention, the gelatin may be a mixture of gelatin having different bloom values (bloom value or bloom strength, meaning the strength of the gelatin). Preferably 100 to 300 Bloom gelatin can be used in a weight ratio of 1: 1 to 2, and most preferably 100 Bloom gelatin and 300 Bloom gelatin can be used in a weight ratio of 2: 3.

본 발명의 일 실시예에서는, 블룸 값 100 및 300의 젤라틴을 2:3의 중량비율로 혼합한 바이오잉크 사용시 인쇄공정이 가장 원활하게 진행됨을 확인하고 있다.In one embodiment of the present invention, it is confirmed that the printing process proceeds most smoothly when using a bio ink in which gelatin having a bloom value of 100 and 300 is mixed at a weight ratio of 2: 3.

본 발명에 있어서, 상기 세리신은 바이오잉크 조성물에 1 내지 3%(w/w)의 농도로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1.25 내지 2.75%(w/w)의 농도로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1.25 내지 2.5%(w/w)의 농도로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 세리신이 1%(w/w) 미만의 농도로 포함될 경우 세리신이 가지고 있는 고유한 생물활성을 발휘하기가 어렵고, 세리신이 3%(w/w)을 초과하는 농도로 포함될 경우에는 젤화가 급격히 빨리 일어나 3D 프린팅에 부적합하다.In the present invention, the sericin may be included in the bioink composition at a concentration of 1 to 3% (w / w), preferably at a concentration of 1.25 to 2.75% (w / w), more preferably May be included in a concentration of 1.25 to 2.5% (w / w), but is not limited thereto. When sericin is contained at a concentration of less than 1% (w / w), it is difficult to exhibit the unique bioactivity of sericin, and when sericin is contained at a concentration of more than 3% (w / w), gelation rapidly occurs. Wake up and not suitable for 3D printing.

본 발명에 있어서, 세포 운반물질, 예를 들어, 젤라틴은 바이오잉크 조성물에 8 내지 18%(w/v)의 농도로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 16%(w/v)의 농도로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 12 내지 16%(w/v)의 농도로 포함될 수 있고, 보다 더 바람직하게는 14 내지 16%(w/v)의 농도로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 16%(w/v)의 농도로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the cell carrier, for example gelatin, may be included in the bioink composition at a concentration of 8-18% (w / v), preferably at a concentration of 10-16% (w / v). It may be included, more preferably may be included in a concentration of 12 to 16% (w / v), even more preferably may be included in a concentration of 14 to 16% (w / v), most preferably 16 It may be included in the concentration of% (w / v), but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 물리적 가교제, 예를 들어, 글리세롤은 바이오잉크 조성물에 5 내지 15%(v/v)의 농도로 포함될 수 있고, 바람직하게는 8 내지 12%(v/v)의 농도로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 9 내지 11%(v/v)의 농도로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 10%(v/v)의 농도로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the physical crosslinking agent, for example, glycerol may be included in the bioink composition at a concentration of 5 to 15% (v / v), preferably at a concentration of 8 to 12% (v / v). It may be included, more preferably may be included in a concentration of 9 to 11% (v / v), and most preferably may be included in a concentration of 10% (v / v), but is not limited thereto.

본 발명의 발명자들은 3D 프린팅에 적합한 물리적 및 생물학적 특성을 나타내는 세리신 기반의 바이오잉크 조성물을 개발하기 위해 다양한 조합의 구성을 갖는 바이오잉크 조성물을 3D 프린팅하여 실험해본 결과, 상기 조합 및 상기 함량의 조합으로 이루어진 바이오잉크 조성물이 우수한 기계적 물성, 뚜렷한 전단박화(shear-thinning) 현상 및 프린팅 후 구조적 안정성을 나타내어 3D 프린팅에 특히 적합함을 확인하였다.The inventors of the present invention have experimented by 3D printing a bioink composition having various combinations of configurations to develop a sericin-based bioink composition exhibiting physical and biological properties suitable for 3D printing. It was confirmed that the bio-ink composition made was particularly suitable for 3D printing by showing excellent mechanical properties, pronounced shear-thinning phenomenon and structural stability after printing.

본 발명에 있어서, 상기 바이오잉크 조성물은 세포, 세포 배양 배지 및 생리활성물질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. In the present invention, the bioink composition may further include one or more selected from the group consisting of cells, cell culture media and bioactive substances.

상기 세포는, 이에 제한되지는 않으나, 줄기세포, 조골세포(osteoblast), 근아세포(myoblast), 건세포(tenocyte), 신경아세포(neuroblast), 섬유아세포(fibroblast), 신경교아세포(glioblast), 배세포(germ cell), 간세포(hepatocyte), 신장세포(renal cell), 지대세포(Sertoli cell), 연골세포(chondrocyte), 상피세포(epithelial cell), 심혈관세포, 각질세포(keratinocyte), 평활근세포(smooth muscle cell), 심장근세포(cardiomyocyte), 신경교세포(glial cell), 내피세포(endothelial cell), 호르몬 분비세포, 면역세포, 췌장섬 세포(pancreatic islet cell) 및 신경세포(neuron)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.The cells may include, but are not limited to, stem cells, osteoblasts, myoblasts, myocytes, tenocytes, neuroblasts, fibroblasts, glioblasts, and embryos. Germ cells, hepatocytes, renal cells, sertoli cells, chondrocytes, epithelial cells, cardiovascular cells, keratinocytes, smooth muscle cells ( In the group consisting of smooth muscle cells, cardiomyocytes, glial cells, endothelial cells, hormone secreting cells, immune cells, pancreatic islet cells and neurons It may be any one or more selected.

상기 세포는 당업계에 공지된 임의의 방식으로 배양될 수 있다. 세포 배양 방법은 당업계에 공지되어 있고, 예를 들어 문헌 Cell & Tissue Culture: Laboratory Procedures; Freshney (1987), Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Techniques에 기술되어 있고, 상기 정보에 대한 이의 내용은 본원에 참고 인용된다. 일반적인 포유동물 세포 배양 기술, 세포주, 및 본 발명과 함께 사용될 수 있는 세포 배양액, 세포 배양 시스템 또한 문헌 Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures, Wiley (1998)에 기술되어 있고, 상기 정보에 대한 이의 내용은 본원에 참고 인용된다.The cells can be cultured in any manner known in the art. Cell culture methods are known in the art and are described, for example, in Cell & Tissue Culture: Laboratory Procedures; Freshney (1987), Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Techniques, the content of which is incorporated herein by reference. General mammalian cell culture techniques, cell lines, and cell cultures that can be used with the present invention, cell culture systems are also described in Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures, Wiley (1998), the content of which is provided herein. Reference is cited.

상기 세포 배양 배지는 목적하는 세포에 적합한 임의의 배지를 포함하는 것으로, 예를 들어, 둘베코 인산 완충 식염수, 얼 균형화 염, 행크 균형화 염, 티로드 염, 알시버 용액, 게이 균형화 염 용액, 크랩-헨젤라이트 변성 완충제, 크랩-링거 중탄산 완충제, 퍽 식염수, 둘베코 변성 이글 배지, 둘베코 변성 이글 배지/영양소 F-12 Ham, 영양소 혼합물 F-10Ham(Ham's F-10), 배지 199, 이글 최소 필수 배지, RPMI-1640 배지, 에임즈 배지, BGJb 배지(Fitton-JacksonModification), 클릭 배지, CMRL-1066 배지, 피셔 배지, 글라스코우 최소 필수 배지(GMEM), 이스코브 변성 둘베코 배지(IMDM), L-15 배지(Leibovitz), 맥코이 5A 변성 배지, NCTC 배지, 스윔 S-77 배지, 웨이마우스 배지, 윌리엄 배지 E, 또는 이의 조합을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 이 중 상기 세포 배양 배지는 또한, 알부민, 셀레늄, 트랜스페린, 페투인, 슈가, 아미노산, 비타민, 성장 인자, 사이토카인, 호르몬, 항생물질, 지질, 지질 담체, 시클로덱스트린 또는 이의 조합을 추가로 포함할 수 있다.The cell culture medium comprises any medium suitable for the cells of interest, e.g., Dulbecco's phosphate buffered saline, Earl balanced salt, Hank balanced salt, Tyrode salt, Receiver solution, Gay balanced salt solution, Crab Hanselite denaturation buffer, crab-ringer bicarbonate buffer, Puck saline, Dulbecco's modified Eagle's medium, Dulbecco's modified Eagle's medium / nutrient F-12 Ham, nutrient mixture F-10 Ham (Ham's F-10), medium 199, Eagle minimum Essential Medium, RPMI-1640 Medium, Ames Medium, BGJb Medium (Fitton-JacksonModification), Click Medium, CMRL-1066 Medium, Fisher Medium, Glaskow Minimum Essential Medium (GMEM), Iskov Modified Dulbecco Medium (IMDM), L -15 medium (Leibovitz), McCoy 5A denatured medium, NCTC medium, Swim S-77 medium, Waymouth medium, William medium E, or combinations thereof. Among these, the cell culture medium may further include albumin, selenium, transferrin, fetuin, sugar, amino acids, vitamins, growth factors, cytokines, hormones, antibiotics, lipids, lipid carriers, cyclodextrins or combinations thereof. Can be.

상기 생리활성물질은 세포를 증식시키거나 세포외기질 분비를 촉진시키는 물질, 세포에 의해 생성되고 그 자체 및/또는 여러 가지의 다른 인접한 또는 동떨어진 세포에게 영향을 줄 수 있는 사이토카인을 포함하는 단백질, 폴리펩티드, 또는 폴리펩티드 복합체를 지칭하며, 전환 성장인자(transforming growth factor-beta, TGF-β), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 골 형태발생 단백질(bone morphogenic protein, BMP), 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF), 표피 성장인자(epidermal growth factor, EGF), 인슐린-유사 성장인자(insulin-like growth factor, IGF), 혈소판-유래 성장인자(platelet-derived growth factor, PDGF), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF), 간세포 성장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 태반 성장인자 (placental growth factor, PIGF), 과립구 콜로니 자극인자(granulocyte colony stimulating factor,G-CSF), 및 아스코르베이트 2-포스페이트(ascorbate 2-phosphate)와 같은 세포 배양액 첨가물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The physiologically active substance is a substance that proliferates or promotes extracellular matrix secretion, a protein comprising a cytokine produced by the cell and capable of affecting itself and / or various other adjacent or isolated cells, Refers to a polypeptide, or a polypeptide complex, transforming growth factor-beta (TGF-β), fibroblast growth factor (FGF), bone morphogenic protein (BMP), vascular endothelial Vascular endothelial growth factor (VEGF), epidermal growth factor (EGF), insulin-like growth factor (IGF), platelet-derived growth factor (PDGF) ), Nerve growth factor (NGF), hepatocyte growth factor (HGF), placental growth factor (PIGF), granulocyte colony ony stimulating factor, G-CSF), and ascorbate 2-phosphate (ascorbate 2-phosphate) may include one or more selected from the group consisting of, but not limited to.

또한, 상기 바이오잉크 조성물은 바이오잉크를 사용한 3D 프린팅에 통상적으로 사용되는 겔화 고분자, 이에 제한되지는 않으나 예를 들어 푸코이단, 알지네이트, 키토산, 히알루론산, 실크, 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스산(polyamix acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리벤질글루타메이트(poly-benzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리 {폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터 {poly(ortho ester;POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트 {poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA} 및 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 {poly(ethylene glycol) diacrylate; PEG-DA}로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상 또는 상기 재료들의 조합을 더 포함할 수 있다.In addition, the bioink composition is a gelling polymer commonly used for 3D printing using a bioink, for example, but not limited to fucoidan, alginate, chitosan, hyaluronic acid, silk, polyimides, polyamic acid ( polyamix acid, polycarprolactone, polyetherimide, nylon, nylon, polyaramid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polybenzylglutamate poly-benzyl-glutamate, polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polystyrene, cellulose, polyacrylate (polyacrylate), polymethylmethacrylate, polylactic acid (PLA), polyglycol (polyglycolic acid; PGA), copolymers of polylactic acid and polyglycolic acid (PLGA), poly {poly (ethylene oxide) terephthalate-co-butylene terephthalate} (PEOT / PBT), polyphosphoester; PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), poly (ortho ester; POE}, poly (propylene fumarate) -diacrylate {poly (propylene fumarate)- It may further comprise at least one selected from the group consisting of diacrylate; PPF-DA} and polyethylene glycol diacrylate {poly (ethylene glycol) diacrylate; PEG-DA} or a combination of the above materials.

또한, 상기 바이오잉크 조성물은 조성물의 기계적 물성 또는 프린팅 경향성을 조절하기 위해 임의의 점성 증강제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 히알루론산 또는 덱스트란(dextran)을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the bioink composition may further include any viscosity enhancer to adjust the mechanical properties or printing tendency of the composition, for example, may further include hyaluronic acid or dextran, but is not limited thereto. It is not.

또한, 상기 바이오잉크 조성물은 세포 접착을 촉진하는 물질 및/또는 산화방지제를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the bioink composition may further include a substance and / or an antioxidant for promoting cell adhesion.

본 발명에 있어서, 상기 산화방지제는 예를 들어 에리소르브산, 디부틸히드록시톨루엔, 부틸히드록시아니솔, α-토코페롤, 아세트산토코페롤, L-아스코르브산 및 그 염, L-아스코르브산팔미테이트, L-아스코르브산스테아레이트, 아황산수소나트륨, 아황산나트륨, 갈릭산트리아밀, 갈릭산프로필 또는 에틸렌디아민4아세트산나트륨 (EDTA), 피로인산나트륨, 메타인산나트륨 등의 킬레이트제일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the antioxidant is, for example, erythorbic acid, dibutylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, α-tocopherol, tocopherol acetate, L-ascorbic acid and salts thereof, L-ascorbic acid palmitate, Chelating agents such as L-ascorbate stearate, sodium bisulfite, sodium sulfite, sodium trisulfite, propyl gallic acid or sodium ethylenediamine tetraacetate (EDTA), sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, but are not limited thereto. no.

또한, 상기 바이오잉크 조성물은 세포사(예, 괴사, 세포사멸, 또는 자율흡수작용)를 억제하는 물질을 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 소분자, 항체, 펩티드, 펩티바디, 항-TNF 물질, 인터류킨의 활성을 억제하는 물질, 인터페론의 활성을 억제하는 물질, GCSF(과립구 콜로니-자극 인자)의 활성을 억제하는 물질, 대식세포 염증성 단백질의 활성을 억제하는 물질, MMP(매트릭스 메탈로프로티나제)의 활성을 억제하는 물질, 카스페이스의 활성을 억제하는 물질, MAPK/JNK 신호전달 캐스케이드의 활성을 억제하는 물질, Src 키나아제의 활성을 억제하는 물질, JAK(야누스 키나아제)의 활성을 억제하는 물질, 또는 이의 조합으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the bioink composition may further include a substance that inhibits cell death (eg, necrosis, apoptosis, or self-absorption), for example, small molecules, antibodies, peptides, peptibodies, anti-TNF substances , Substances that inhibit the activity of interleukin, substances that inhibit the activity of interferon, substances that inhibit the activity of GCSF (granulocyte colony-stimulating factor), substances that inhibit the activity of macrophage inflammatory protein, MMP (matrix metalloproteinina) Agent), a substance that inhibits the activity of carspace, a substance that inhibits the activity of the MAPK / JNK signaling cascade, a substance that inhibits the activity of Src kinase, and a substance that inhibits the activity of JAK (Janus kinase) It may further include one or more selected from a substance, or a combination thereof, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 (a) 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물을 3D 프린터에 충전하는 단계; (b) 3D 프린팅을 수행하여 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함하는 하이드로겔의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) filling the 3D printer with a bioink composition according to the present invention; It provides a method for producing a hydrogel comprising the step (b) performing a 3D printing to produce a hydrogel.

상기 하이드로겔은 광가교제를 이용한 광경화 또는 화학적 가교 없이 물리적인 방법으로 구조적 안정성을 갖게 된 것을 특징으로 하며, 이와 같은 높은 구조적 안정성은 본 발명의 세리신 기반 바이오잉크 조성물의 독특한 조성비에 기인한다.The hydrogel is characterized by having a structural stability in a physical method without photocuring or chemical crosslinking using a photocrosslinking agent, such high structural stability is due to the unique composition ratio of the sericin-based bioink composition of the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 하이드로겔은 단독으로 사용하거나, 세포를 배양하여 이식할 수 있다. 상기 세포는 인체의 적용부위에 전달되어 조직재생 또는 상처 치료 등에 사용될 수 있고, 바람직하게는 피부각질세포, 섬유아세포, 색소세포, 중배엽 줄기세포, 간엽줄기세포, 조혈모세포, 골수세포, 신경세포, 상피세포 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the hydrogel may be used alone or may be transplanted by culturing cells. The cells may be delivered to an application site of the human body and used for tissue regeneration or wound treatment. Preferably, the cells are keratinocytes, fibroblasts, pigment cells, mesoderm stem cells, mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, bone marrow cells, nerve cells, Epithelial cells or mixtures thereof may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서, 1.25% 또는 2.5%(w/w) 세리신 수용액과 젤라틴(100:300=2:3) 16%(w/v) 및 글리세롤 10%(v/v)을 혼합하여 바이오잉크 조성물(S-Gel 또는 Super Gel)을 제조하였으며, 상기 제조한 본 발명의 바이오잉크 조성물을 프린팅하여 근아세포 및 섬유아세포를 배양한 결과, 세포 생존률이 우수함을 확인할 수 있었다.In one embodiment of the present invention, 1.25% or 2.5% (w / w) aqueous solution of sericin and gelatin (100: 300 = 2: 3) 16% (w / v) and glycerol 10% (v / v) by mixing Bio-ink composition (S-Gel or Super Gel) was prepared, the myoocytes and fibroblasts were cultured by printing the bio-ink composition of the present invention, it was confirmed that the cell survival rate is excellent.

또한, 본 발명은 상기 하이드로겔을 포함하는 세포 전달용 조성물, 약물 전달용 조성물, 조직공학적 지지체(tissue engineering scaffold), 하이드로겔 패치(patch) 또는 드레싱(wound dressing)을 제공한다.The present invention also provides a cell delivery composition, a drug delivery composition, a tissue engineering scaffold, a hydrogel patch or a dressing comprising the hydrogel.

본 발명에 따른 하이드로겔은 세포 또는 약물을 주입시켜 체내에 안정적으로 전달하는 용도로 사용될 수 있다. 본 발명에서, 용어 “세포 전달”이란 조직재생 또는 상처 치료 등의 목적으로 하이드로겔 내의 세포를 적용 부위로 전달하는 것을 의미하며, 이 때 본 발명에 따른 하이드로겔이 세포를 담는 담체로서의 역할을 한다.The hydrogel according to the present invention can be used for the purpose of stably delivering to the body by injecting cells or drugs. In the present invention, the term "cell delivery" means to deliver the cells in the hydrogel to the application site for the purpose of tissue regeneration or wound treatment, etc., wherein the hydrogel according to the present invention serves as a carrier for the cells .

본 발명에 따른 하이드로겔은 생체 조직의 대용품을 만들어 이식함으로써 신체의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 조직 공학(tissue engineering) 분야에서 사용될 수 있는 모든 지지체를 포함하는 의미로 조직공학적 지지체로 사용될 수 있다.Hydrogel according to the present invention is a tissue engineering support means that includes any support that can be used in the field of tissue engineering (Tissue Engineering) aimed at maintaining, improving or restoring the function of the body by making and implanting a substitute of living tissue Can be used as

본 발명에 따른 하이드로겔은 하이드로겔 패치 또는 드레싱으로 사용될 수 있다. The hydrogels according to the invention can be used as hydrogel patches or dressings.

상기 하이드로겔은 유연성, 강도 및 최적의 수분 함량을 부여할 수 있는 3차원적인 네트워크를 가져 생체에 주입되어 조직재생을 유도하거나 상처 치료를 촉진할 수 있으며, 바람직하게는 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산, 알지네이트, 아가, 아가로스, 플루로닉 및 폴리비닐알콜 기반의 하이드로겔일 수 있고, 보다 바람직하게는 젤라틴 또는 콜라겐일 수 있고, 가장 바람직하게는 젤라틴일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The hydrogel has a three-dimensional network that can impart flexibility, strength and optimal moisture content to be injected into a living body to induce tissue regeneration or to promote wound healing, preferably gelatin, collagen, hyaluronic acid, It may be an alginate, agar, agarose, pluronic and polyvinyl alcohol-based hydrogels, more preferably gelatin or collagen, most preferably gelatin, but is not limited thereto.

본 명세서에서 달리 정의되지 않은 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는 것이다.Terms not otherwise defined herein have a meaning commonly used in the art to which the present invention pertains.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following Examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following.

실시예Example 1. 세리신 추출 1. Sericin Extract

세리신은 오토클레이브(C-AC1, Changshin science, 한국)를 이용하여 누에고치(Bombyx mori; BoEun Company, 한국)를 120℃ 열수에서 30분간 처리하여 추출하였다. 액비(liquor ratio)는 1:10 및 1:20으로 하였다. 열수 처리 후, 세리신 수용액의 농도는 각각 1.25% 및 2.5%(w/w)였다.Sericin was extracted by treating the silkworm cocoon ( Bombyx mori ; BoEun Company, South Korea) with autoclave (C-AC1, Changshin science, Korea) for 30 minutes in 120 ℃ hot water. The liquor ratios were set to 1:10 and 1:20. After hydrothermal treatment, the concentrations of sericin aqueous solution were 1.25% and 2.5% (w / w), respectively.

실시예Example 2. 바이오잉크 조성물의 제조 2. Preparation of Bioink Composition

실시예 1에서 준비한 세리신 수용액, 젤라틴(Porcin skin, Type A; Sigma Aldrich, USA) 및 글리세롤(Sigma Aldrich, USA)을 다양한 조건으로 혼합하여 3D 프린팅에 최적화된 조성비를 도출하고자 하였다. 먼저, 10 내지 16%(w/v)의 젤라틴 분말을 1.25% 또는 2.5%(w/w) 세리신 수용액 각각에 용해시켰다. 젤라틴은 블룸 값(Bloom Value) 100, 300 및 100과 300의 혼합물(100:300=2:3 중량비의 혼합 비율)의 세 종류를 사용하였다. 그 다음, 10%(v/v) 글리세롤을 첨가하여 자기교반기(MSH-20D, Daihan scientific, 한국)에서 80℃ 조건으로 10분 동안 균일하게 혼합하였다. 제조한 S-Gel은 사용 전 1일 동안 4℃에서 보관하였다. 실험에 사용한 모든 바이오잉크의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.The sericin aqueous solution prepared in Example 1, gelatin (Porcin skin, Type A; Sigma Aldrich, USA) and glycerol (Sigma Aldrich, USA) were mixed under various conditions to derive a composition ratio optimized for 3D printing. First, 10-16% (w / v) gelatin powder was dissolved in either 1.25% or 2.5% (w / w) sericin aqueous solution. Gelatin used three types of Bloom Value 100, 300, and the mixture of 100 and 300 (mixing ratio of 100: 300 = 2: 3 weight ratio). Then, 10% (v / v) glycerol was added and mixed uniformly for 10 minutes at 80 ℃ condition in a magnetic stirrer (MSH-20D, Daihan scientific, Korea). The prepared S-Gel was stored at 4 ° C. for 1 day before use. The composition of all the bioinks used in the experiment is shown in Table 1 below.

Sericin
(w/w)Sericin
(w / w) Gelatin (100)
(w/v)Gelatin (100)
(w / v) Gelatin (100:300=2:3) (w/v)Gelatin (100: 300 = 2: 3) (w / v) Gelatin (300)
(w/v)Gelatin (300)
(w / v) Glycerol
(v/v)Glycerol
(v / v) 1.25%1.25% 10%10% 10%10% 12%12% 14%14% 16%16% 10%10% 12%12% 14%14% 16%16% 10%10% 12%12% 14%14% 16%16% 2.5%2.5% 10%10% 12%12% 14%14% 16%16% 10%10% 12%12% 14%14% 16%16%

상기 서로 다른 조성으로 혼합하여 바이오잉크를 제조한 결과, 모든 조성이 바이오잉크로 제조될 수 있음을 확인하였다. 그러나, 각 바이오잉크를 사용하여 3D 프린팅을 수행해본 결과, 블룸 값 100 및 300의 젤라틴을 2:3으로 혼합한 바이오잉크 사용시 노즐의 막힘 없이 프린팅이 균일하게 이루어져 인쇄공정이 가장 원활하게 진행됨을 확인하였다. 이에, 본 발명자들은 상기 조건을 최적화하여 이후 실험에서 ⅰ) 세리신 1.25%(w/w) + 젤라틴(100:300=2:3) 16%(w/v) + 글리세롤 10%(v/v) 및 ⅱ) 세리신 2.5%(w/w) + 젤라틴(100:300=2:3) 16%(w/v) + 글리세롤 10%(v/v)의 바이오잉크(이하, S-Gel)를 사용하여 세리신 농도에 따른 바이오잉크 조성물의 물성, 생물활성 등을 평가하였다.As a result of preparing the bioink by mixing the different compositions, it was confirmed that all the compositions can be prepared as the bioink. However, as a result of performing 3D printing using each bioink, it was confirmed that the printing process was smoothly performed because the printing was uniform without clogging the nozzle when using a bioink mixed with gelatin with a bloom value of 100 and 300 at 2: 3. It was. Thus, the present inventors have optimized the conditions so that in the following experiment s) sericin 1.25% (w / w) + gelatin (100: 300 = 2: 3) 16% (w / v) + glycerol 10% (v / v) And ii) using a bioink (hereinafter referred to as S-Gel) of sericin 2.5% (w / w) + gelatin (100: 300 = 2: 3) 16% (w / v) + glycerol 10% (v / v) The physical properties and bioactivity of the bioink composition according to the sericin concentration were evaluated.

실험예Experimental Example 1. One. 유변물성Rheological properties 실험 Experiment

35mm 플레이트가 구비된 레오미터(MARS Ⅲ, Thermo Fisher Scientific, Germany)를 이용하여 S-Gel의 물리적 성질을 측정하였다. 실험은 3D 프린팅 시와 동일하게 35℃ 조건에서 수행하였다. 또한, 복소 점도(complex viscosity), 저장 탄성률(G') 및 손실 탄성률(G'')을 측정하기 위해 진동 프리퀀시 스윕 테스트(Oscillation frequency sweep test)를 수행하였다. 각속도는 0.1 내지 100 rad/s로 조절되었고 변형률은 0.01%였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.The physical properties of the S-Gel were measured using a rheometer (MARS III, Thermo Fisher Scientific, Germany) equipped with a 35 mm plate. Experiments were carried out at 35 ° C. as in 3D printing. In addition, an oscillation frequency sweep test was performed to measure the complex viscosity, storage modulus (G ′) and loss modulus (G ″). The angular velocity was adjusted from 0.1 to 100 rad / s and the strain was 0.01%. The results are shown in FIG.

도 1에 나타낸 바와 같이, 세리신 1.25%(w/w) 및 2.5%(w/w) S-Gel 모두 세리신 농도와 관계없이 전단 박화(shear-thinning) 현상을 나타내어 바이오잉크로 적합함을 확인하였다. 노즐에서 전단 응력(shear stress)이 증가하면서 전단 박화 유체가 압출되며, 그에 따라 인쇄적합성(printability)이 증가됨을 확인하였다. 한편, 복소점도는 S-Gel 내에 포함된 세리신 농도가 증가됨에 따라 증가함을 확인하였다(A).As shown in FIG. 1, both sericin 1.25% (w / w) and 2.5% (w / w) S-Gel showed shear thinning phenomena regardless of sericin concentration, confirming that they are suitable as bio-inks. . It was confirmed that the shear thinning fluid was extruded as the shear stress increased in the nozzle, thereby increasing the printability. On the other hand, it was confirmed that the complex viscosity increases as the concentration of sericin contained in S-Gel is increased (A).

또한, 저장 탄성률(G') 및 손실 탄성률(G'') 역시 세리신 농도가 증가함에 따라 증가되며, 세리신 농도와 무관하게 저장 탄성률(G')은 손실 탄성률(G'')보다 높은 값으로 나타났다. 이를 통해, 본 발명에 따른 바이오잉크는 측정된 각 주파수에서 액체보다는 겔(gel) 상태로 존재함을 확인하였다(B).In addition, the storage modulus (G ') and the loss modulus (G' ') also increased with increasing sericin concentration, and the storage modulus (G') was higher than the loss modulus (G '') regardless of the sericin concentration. . Through this, it was confirmed that the bioink according to the present invention is present in a gel state rather than a liquid at each measured frequency (B).

실험예Experimental Example 2. 인쇄적합성 실험 2. Printability Test

S-Gel의 인쇄적합성을 확인하기 위하여 INVIVO(ROKIT, 한국)를 사용하여 본 발명에 따른 S-Gel을 하이드로겔 패치 형태로 3D 프린팅하였다. S-Gel을 원뿔 바늘(내경 0.3 mm)이 있는 플라스틱 시린지 팁 끝에 로딩하고, 채움밀도(fill density) 40%, 유량(input flow) 250% 및 출력속도(print speed) 8mm/s 조건으로 프린팅하였다. 디스펜서와 프린터 베드의 온도는 각각 35℃, 4℃로 설정하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.In order to confirm the printability of the S-Gel S-Gel according to the present invention was 3D printed in the form of a hydrogel patch using INVIVO (ROKIT, Korea). S-Gel was loaded at the tip of a plastic syringe tip with a conical needle (0.3 mm inner diameter) and printed at 40% fill density, 250% input flow and 8mm / s print speed. . The temperature of the dispenser and printer bed was set to 35 ° C and 4 ° C, respectively. The results are shown in FIG.

도 2에 나타낸 바와 같이, 3D 프린팅된 S-Gel 하이드로겔에서는 필라멘트 선이 관찰되었고 이를 통해 인쇄 해상도(resolution)를 미세하게 조절할 수 있음을 확인하였다(C). 또한, 3D 프린팅된 구조는 몇 개의 레이어로 겹겹이 쌓여있어도 구조물이 잘 유지됨을 확인하였다(B).As shown in FIG. 2, the filament lines were observed in the 3D printed S-Gel hydrogel, and it was confirmed that the print resolution could be finely adjusted (C). In addition, the 3D printed structure was confirmed that the structure is well maintained even when stacked in several layers (B).

실험예Experimental Example 3. 기계적 물성 실험 3. Mechanical property test

만능재료 시험기(Universal Test Machine; OTT-003, Oriental TM, 한국)를 사용하여 3D 프린팅된 S-Gel의 기계적 물성을 측정하였다. 실험은 20 kgf load cell, 10 mm/min 신장률(extension rate) 조건으로 수행하였다. 프린팅된 샘플들은 10 mm x 50 mm 크기의 조각으로 자르고, 게이지 길이는 30 mm로 하였으며, 모든 샘플들은 실험 전 20℃ 및 65%(R.H.) 조건에서 전처리하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.Mechanical properties of 3D printed S-Gel were measured using a universal test machine (OTT-003, Oriental TM, Korea). The experiment was performed under a condition of 20 kgf load cell and 10 mm / min extension rate. Printed samples were cut into pieces of 10 mm x 50 mm size, gauge length was 30 mm, and all samples were pretreated at 20 ° C. and 65% (R.H.) conditions before the experiment. The results are shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 3D 프린팅된 S-Gel 하이드로겔의 Stress-Strain 곡선은 세리신 농도와 무관하게 유사한 경향을 보임을 확인하였다(A). 이를 통해, 바이오잉크 조성물에 포함된 세리신 농도는 S-Gel 하이드로겔의 인장 강도(tensil strength) 및 신장률(elongation)에 영향을 미치지 않음을 확인하였다. S-Gel 하이드로겔은 인장 강도가 0.7 MPa로 나타난 것과 비교하여 다소 낮게 나타난 반면, 신장률은 180% 정도로 매우 높음을 확인하였다.As shown in FIG. 3, the stress-strain curve of the 3D printed S-Gel hydrogel showed a similar tendency regardless of the sericin concentration (A). Through this, it was confirmed that the sericin concentration contained in the bioink composition did not affect the tensile strength and elongation of the S-Gel hydrogel. S-Gel hydrogel showed a slightly lower tensile strength compared to 0.7 MPa, while the elongation was found to be very high (180%).

실험예Experimental Example 4. 수분 흡수도 실험 4. Water Absorption Experiment

S-Gel 하이드로겔의 무게 변화를 관찰하여 본 발명의 S-Gel의 수분 흡수도를 측정하였다. 샘플들은 10 mm x 10 mm x 1 mm의 원통 모양으로 프린팅하고 가습 인큐베이터에서 37℃, 5% CO₂ 조건으로 탈이온수에 담갔다. 수분 흡수도는 다음 수식에 의해 계산하였다:The water absorption of the S-Gel of the present invention was measured by monitoring the weight change of the S-Gel hydrogel. Samples were printed in a cylindrical shape of 10 mm × 10 mm × 1 mm and immersed in deionized water at 37 ° C., 5% CO ₂ conditions in a humidified incubator. Water absorption was calculated by the following formula:

수분 흡수도(Water absorption) =

(1)Water absorption =

(One)

이 때, W₁은 탈이온수에 담그기 전의 3D 프린팅된 S-Gel 하이드로겔의 무게이고, W₂는 탈이온수에 담근 후의 무게이다. 하이드로겔을 24시간 후에 꺼내어 패치 표면의 물기를 조심스럽게 제거한 후 무게를 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.At this time, W ₁ is the weight of the 3D printed S-Gel hydrogel before immersion in deionized water, W ₂ is the weight after immersion in deionized water. The hydrogel was taken out after 24 hours, carefully dried on the patch surface, and weighed. The results are shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 세리신 농도가 증가할수록 수분 흡수도가 증가함을 확인하였다. 이를 통해, 세리신은 카보닐기, 아미노기와 같은 친수성기를 가진 친수성 물질임을 다시 한 번 확인하였다. As shown in Figure 4, as the concentration of sericin was confirmed that the water absorption increases. Through this, sericin was once again confirmed that the hydrophilic material having a hydrophilic group, such as carbonyl group, amino group.

실험예Experimental Example 5. 형태학적 안정성 실험 5. Morphological Stability Test

S-Gel의 형태학적 안정성을 평가하기 위하여 3D Printing 한 S-Gel 하이드로겔을 37℃ 조건에서 PBS에 일주일 동안 침지한 후 모양과 크기를 관찰하고 사진을 촬영하였다. In order to evaluate the morphological stability of S-Gel, 3D-printed S-Gel hydrogel was immersed in PBS for one week at 37 ° C, and the shape and size were observed and photographed.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 S-Gel 하이드로겔은 프린팅된 후 형태 안정성이 우수함을 확인하였다. As shown in FIG. 5, the S-Gel hydrogel of the present invention was confirmed to have excellent morphological stability after printing.

실험예Experimental Example 6. 생체적합성 실험( 6. Biocompatibility test in vitroin vitro ))

6-1. 세포 배양6-1. Cell culture

마우스 유래 C₂C₁₂ 근아세포(myoblast) 및 3T3 섬유아세포(fibroblast)를 10%(v/v) FBS(Gibco, USA) 및 1%(v/v) 항생-항진균제(Antibiotic-Antimycotic, Cat. No. LS 203-01; Welgene Biotech, 한국)가 포함된 DMEM 배지(DMEM/HIGH GLUCOSE, Cat. No. SH30243.01; Hyclone Laboratories, USA)에서 배양하였다. 두 세포 모두 가습 인큐베이터에서 37℃, 5% CO₂ 조건으로 배양하였다. Mouse-derived C ₂ C ₁₂ myoblasts and 3T3 fibroblasts were treated with 10% (v / v) FBS (Gibco, USA) and 1% (v / v) antibiotic-antifungal (Antibiotic-Antimycotic, Cat. Cultured in DMEM medium (DMEM / HIGH GLUCOSE, Cat. No. SH30243.01; Hyclone Laboratories, USA) containing No. LS 203-01; Welgene Biotech, Korea). Both cells were incubated in a humidified incubator at 37 ° C. and 5% CO ₂ .

6-2. S-Gel에서 세포 배양6-2. Cell culture in S-Gel

1.25% 및 2.5%(w/w) 세리신 수용액으로 제조한 S-Gel 300 μL를 챔버에 넣고 밤새 4℃에서 겔화시켰다. 마찬가지로, 매트리겔(Matrigel) 300 μL도 챔버에 첨가하고 37℃에서 30분간 겔화시켰다. 각 챔버는 1 mL의 배지로 채웠다. 그 다음, 5 × 10⁴ 세포 수의 세포 부유액(cell suspension) 10 μL을 각 챔버에 현탁시켰다. 모든 샘플들은 가습 인큐베이터에서 37℃, 5% CO₂ 조건으로 배양하였다.300 μL of S-Gel prepared with 1.25% and 2.5% (w / w) sericin aqueous solution was placed in a chamber and gelated overnight at 4 ° C. Likewise, 300 μL of Matrigel was also added to the chamber and gelled at 37 ° C. for 30 minutes. Each chamber was filled with 1 mL of medium. Next, 10 μL of cell suspension of 5 × 10 ⁴ cell numbers was suspended in each chamber. All samples were incubated at 37 ° C., 5% CO ₂ conditions in a humidified incubator.

6-3. Live/Dead 분석6-3. Live / Dead Analysis

S-Gel 하이드로겔에서 캡슐화된 세포의 세포 생존력을 Live/Dead 분석을 통해 확인하였다(LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit, Cat. No. L-3224; Life technologies, USA). 샘플들은 2 μL/mL 칼세인 AM(calcein AM) 및 4 μL/mL EthD-1이 포함된 염색용액 400 μL과 함께 37℃에서 1시간 동안 배양하였다. 그 후, 염색용액을 제거하고 형광 현미경으로 세포를 관찰하였다. 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.Cell viability of cells encapsulated in S-Gel hydrogel was confirmed by Live / Dead analysis (LIVE / DEAD Viability / Cytotoxicity Kit, Cat. No. L-3224; Life technologies, USA). Samples were incubated for 1 hour at 37 ° C. with 400 μL of stain solution containing 2 μL / mL calcein AM and 4 μL / mL EthD-1. Thereafter, the staining solution was removed and cells were observed under a fluorescence microscope. The results are shown in FIGS. 6 and 7.

도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 1.25% 및 2.5%(w/w) 세리신 수용액으로 제조한 S-Gel 하이드로겔 모두에서 세포가 매우 건강하게 부착되어서 잘 자라고 있음을 확인하였다. 특히, 세리신 농도가 증가할수록 육안상 초록색으로 보이는 반점이 증가하여, 세리신 농도가 증가함에 따라 건강하게 생존한 세포가 증가함을 확인하였다.As shown in FIG. 6 and FIG. 7, it was confirmed that the cells adhered very well and grew well in both S-Gel hydrogels prepared with 1.25% and 2.5% (w / w) sericin aqueous solutions. In particular, as the sericin concentration increases, the spots appearing to be green on the naked eye increase, and as the sericin concentration increases, the cells that survived to increase were confirmed to increase.

실시예Example 7. 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과 평가( 7. Evaluation of tissue regeneration and wound healing promoting effect in in vivovivo ))

본 발명의 S-Gel의 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과를 평가하기 위하여 피부 상처 마우스 모델을 제조하였다. 구체적으로, 200~300g의 12주령 SD 랫트 수컷을 일주일 동안 적응시킨 후, 마취 후 제모기로 등 부분의 털을 제거하고 생검 펀치(biopsy punch)로 지름 80mm의 상처를 생성시켰다. 이어서 상처 부위에 실리콘 링을 고정하고, 본 발명의 1.25% 및 2.5% S-Gel을 적용한 후 이식부위를 드레싱하였다(각각 G3, G4). 음성 대조군으로는 멸균된 거즈를 사용하였다(G1). 또한, 본 발명의 S-Gel 하이드로겔의 조직재생 및 상처 치료 효과를 비교하기 위해 세리신이 포함되어 있지 않은, 젤라틴 기반의 하이드로겔 복합체로서 혈관내피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF)가 포함된 Gel4Cell®-VEGF(㈜바이오잉크솔루션, 한국)을 동일한 과정을 통해 적용하여 양성 대조군으로 사용하였다(G2). 상처가 치료되는 과정은 2주 동안 관찰하였으며, 3일, 5일, 7일, 10일, 14일째에 상처부위를 육안으로 관찰하여 상처가 치료되는 과정을 분석하였다. 또한, 동일한 기간마다 쥐를 희생하여 상처 부위의 조직을 채취하고 이를 H&E(Hematoxylin & eosin) 염색하여 조직학적 평가를 동시에 수행하였다. 실험 프로토콜 및 각 그룹별 하이드로겔 처리 방법은 도 8에 나타내었고, 실험 결과는 도 9 및 도 10에 나타내었다. In order to evaluate the tissue regeneration and wound healing promoting effect of the S-Gel of the present invention, a skin wound mouse model was prepared. Specifically, 200-300 g of 12-week-old male SD rats were acclimated for a week, and after anesthesia, the hair of the back was removed with an epilator and a 80 mm diameter wound was generated by a biopsy punch. The silicone ring was then fixed to the wound site and the graft site was dressed after application of 1.25% and 2.5% S-Gel of the present invention (G3, G4, respectively). Sterile gauze was used as a negative control (G1). In addition, gelatin-based hydrogel complex, which does not contain sericin, in order to compare the tissue regeneration and wound healing effects of S-Gel hydrogel of the present invention, which contains vascular endothelial growth factor (VEGF). Gel4Cell®-VEGF (Bio Ink Solution, Korea) was applied through the same procedure and used as a positive control (G2). The wound healing process was observed for 2 weeks, and the wound was visually observed at 3 days, 5 days, 7 days, 10 days, and 14 days to analyze the wound healing process. In addition, at the same time period, the tissues of the wounds were collected at the expense of the mice, and stained with H & E (Hematoxylin & eosin) to simultaneously perform histological evaluation. Experimental protocols and hydrogel treatment methods for each group are shown in FIG. 8, and the experimental results are shown in FIGS. 9 and 10.

[표 2]TABLE 2

도 9에 나타낸 바와 같이, 상처 형성 14일 째 본 발명에 따른 S-Gel 처리군은 별도로 혈관내피성장인자를 포함하는 젤라틴 기반의 하이드로겔 복합체를 사용한 양성 대조군(G2)보다 상처 크기가 현저히 축소됨을 확인하였다. 특히, 본 발명에 따른 S-Gel 처리군은 상처 부위의 치료 과정에서 지나친 섬유화(fibrosis)가 억제되고, 콜라겐과 같은 섬유조직의 과다증식에 따른 켈로이드(keloid)가 형성되지 않았다. 한편, 음성 대조군(G1)의 경우 상처 형성 14일 째 상처 크기는 줄어들었지만, 거즈를 상처 부위에서 분리하기 위해 인위적으로 힘을 가해야 했으며, 이 과정에서 상처 부위에 형성되었던 가피가 떨어져 새로운 출혈이 발생함을 관찰하였다. 또한, 음성 대조군에서는 상처 부위 주변의 정상적인 피부가 수축되면서 반흔 구축(scar contracture) 등의 변형이 유도됨을 확인하였다. 상기 결과를 통해, 본 발명에 따른 S-Gel 하이드로겔은 습윤환경에서 신속한 상처 치료를 도모하여 이상적인 상처 치료 환경을 조성하는 역할을 수행함을 확인하였다.As shown in FIG. 9, the S-Gel treated group according to the present invention on the 14th day of wound formation significantly reduced the wound size than the positive control group (G2) using a gelatin-based hydrogel complex including vascular endothelial growth factor. Confirmed. In particular, the S-Gel treatment group according to the present invention is suppressed excessive fibrosis (treatment) during the treatment of the wound, and did not form keloid (keloid) due to overproliferation of fibrous tissues such as collagen. On the other hand, the negative control group (G1) reduced the wound size on the 14th day of wound formation, but it was necessary to apply artificial force to separate the gauze from the wound site. Was observed. In addition, in the negative control, it was confirmed that deformation such as scar contracture was induced as the normal skin around the wound was contracted. Through the above results, it was confirmed that the S-Gel hydrogel according to the present invention plays a role of creating an ideal wound treatment environment by promoting rapid wound treatment in a wet environment.

또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 S-Gel 처리군은 상처 발생 후 3일 후인 초기 단계에서부터 상피화가 정상조직과 거의 유사하게 이루어지고, 진피층에 육아조직이 훨씬 치밀하고 활발하게 일어난 것을 확인하였다. 반면, 음성 대조군(G1)의 경우 상피층과 진피층에서 육아조직 형성이 전혀 진행되지 않았고, 양성 대조군의 경우 육아조직의 형성이 S-Gel 처리군보다 미약하게 나타남을 확인하였다. 상기 결과를 통해, 본 발명에 따른 S-Gel 하이드로겔은 혈관내피성장인자 없이도 세리신 고유의 생물활성 및 혈관형성능으로 인해 상처 부위의 조직재생력이 현저히 뛰어남을 확인하였다.In addition, as shown in Figure 10, the S-Gel treatment group according to the present invention, the epithelialization is almost similar to the normal tissue from the initial stage, three days after the onset of the wound, granulation tissue in the dermal layer is much dense and active It was confirmed. On the other hand, in the negative control group (G1), granulation tissue formation did not proceed at all in the epidermal and dermal layers, and in the positive control group, the formation of granulation tissue was weaker than that of the S-Gel treatment group. Through the above results, it was confirmed that the S-Gel hydrogel according to the present invention is remarkably excellent in tissue regeneration at the wound site due to the sericin-specific bioactivity and angiogenic ability without vascular endothelial growth factor.

조직에 상처가 발생되면 제일 먼저 혈관과 섬유아세포로 구성된 육아조직(granulation tissue)이 상처 부위를 채우게 되고, 이후 이 육아조직 내에 결합조직들이 서서히 채워지며, 최종적으로는 과량의 콜라겐으로 이루어진 결합조직이 재생된다. 이를 고려할 때, 본 발명에 따른 S-Gel은 세리신, 젤라틴 및 글리세롤이 최적 비율로 포함됨에 따라 높은 수분 흡수도 및 우수한 물성을 가져, 상처 부위에서 발생하는 혈액이나 삼출물을 흡수하여 습윤환경을 유지시켜주어 상피화를 촉진시킬 뿐만 아니라, 생물활성이 높고 혈관형성능을 지닌 세리신을 포함함에 따라 육아조직의 형성을 증진시키고, 이상반응 없이 상처 치료를 가속화 시키는 우수한 조직 재생 효과를 나타냄을 확인하였다. When a wound occurs in a tissue, first, granulation tissue composed of blood vessels and fibroblasts fills the wound area, and then connective tissue is gradually filled in the granulation tissue, and finally, connective tissue composed of excess collagen is formed. Is played. In consideration of this, S-Gel according to the present invention has a high water absorption and excellent physical properties as sericin, gelatin and glycerol are included in the optimum ratio, by absorbing blood or exudates generated in the wound site to maintain a wet environment As well as promoting epithelialization, as well as sericin with high biological activity and angiogenic ability, it was confirmed that the formation of granulation tissue and the excellent tissue regeneration effect to accelerate wound healing without adverse reactions.

상기 결과를 통해, 본 발명에 따른 세리신 기반의 바이오잉크 조성물 S-Gel은 자기조합성(self-assembly)을 지닌 세리신, 전단박화(shear-thinning) 성질을 갖는 젤라틴 및 물리적 가교능이 우수한 글리세롤이 최적 조성비로 혼합되어, 이상적인 유변학적 물성을 가지면서도 세포적합성, 생물활성이 우수한 시너지 효과를 나타냄을 확인하였다. 특히, 본 발명에 따른 바이오잉크 조성물은 광가교제를 이용한 광경화 또는 화학적 가교 없이도 3D 프린팅이 가능하여, 높은 안정성으로 조직재생용 바이오잉크로 널리 활용될 수 있음을 확인하였다.Through the above results, the sericin-based bioink composition S-Gel according to the present invention is optimal for sericin having self-assembly, gelatin having shear-thinning properties, and glycerol having excellent physical crosslinking ability. It was confirmed that the mixture was mixed in composition ratio, and had excellent synergistic properties, but showed excellent synergistic effect on cell compatibility and bioactivity. In particular, it was confirmed that the bioink composition according to the present invention can be 3D printing without photocuring or chemical crosslinking using a photocrosslinking agent, and thus can be widely used as a bioink for tissue regeneration with high stability.

Claims

Bioink composition comprising sericin.

The composition of claim 1, wherein the composition further comprises a cell carrier and a physical crosslinker.

The composition of claim 2, wherein the cell carrier is any one selected from the group consisting of gelatin, collagen, hyaluronic acid, alginate, agar, agarose, pluronic and polyvinyl alcohol.

The composition of claim 2, wherein the physical crosslinker is glycerol.

The composition of claim 1, wherein the sericin is included in a concentration of 1 to 3% (w / w).

The composition of claim 3, wherein the cell carrier is gelatin.

The composition of claim 6, wherein the gelatin is mixed with gelatin having different Bloom values.

The composition of claim 6, wherein the gelatin is included at a concentration of 8-18% (w / v).

The composition of claim 4, wherein the glycerol is included at a concentration of 5 to 15% (v / v).

(a) filling a 3D printer with the composition of any one of claims 1 to 9;
(b) performing a 3D printing to prepare a hydrogel, a method for producing a hydrogel.

Hydrogel prepared according to the method of claim 10.

A cell delivery composition comprising the hydrogel of claim 11.

A drug delivery composition comprising the hydrogel of claim 11.

A support for tissue engineering, comprising the hydrogel of claim 11.